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陶瓷膜在啤酒生产中的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-08 0:07:29 * 浏览: 53
膜分离技术是一种新兴的高科技技术。具有分离效率高,设备简单,操作方便,节约能源的优点,被广泛应用于各个工业领域。根据不同的膜孔径,膜分离可分为反渗透(ROlt,1nm),纳滤(NF,约1nm),超滤(UF,lnm〜100nm)和微滤(MF,0.1um〜10um)。 [1]。最早的膜是有机膜。因为有机膜易于生产和加工,所以它们的材料主要是醋酸纤维素,硝化纤维,聚酰胺,聚砜,聚酯和含氮杂环聚合物。因此,有机膜也称为聚合物分离膜。有机膜的缺点是它们不能抵抗高温,酸,碱和有机溶剂。它们的机械强度不足,容易堵塞并且难以清理,这限制了它们在各种领域中的使用,因此无机膜发展迅速。无机膜是一种固体膜。它是由金属,金属氧化物,陶瓷,多孔玻璃,沸石和无机聚合物等无机材料制成的半透膜。常用的无机膜的主要材料是稳定的Al2O3,TiO2和SiO2。这些材料通常通过Sol-Gol方法镀在陶瓷载体上。因此,一般的无机膜也称为陶瓷膜。与有机膜相比,广安无机陶瓷膜在实际应用中具有良好的化学稳定性,耐酸,碱和有机溶剂,机械强度高,抗微生物能力强,耐高温,孔径分布窄,分离效率高。无机膜的缺点是成本高,耐碱性高,脆性高,无机材料的弹性小,给成膜工艺和组成设备带来很大困难。膜过滤在食品领域的应用非常广泛。无机膜在食品领域的应用始于1980-1989年。食品和饮料中使用了大约10英寸104平方米的膜,其中12%是无机膜。无机膜用于食品工业应用包括牛奶加工,果汁澄清,调味品灭菌和杂质去除以及饮用水净化。大部分使用了无机微滤膜和超滤膜。微滤主要用于灭菌,澄清和其他过滤。 。孔径小于0.1的超精密过滤! M,灭菌过滤,孔径为0.2um〜0.45um,澄清过滤,孔径为0.65um以上。超滤主要用于蛋白质的分离,纯化,脱盐,浓缩,除菌等。1实验材料陶瓷膜装置:由兰德膜分离技术工程有限公司提供,生啤酒:由啤酒培训班生产江苏食品职业技术学院,木瓜精:广东江门食用生化厂,酶活性为250万U / g。 2实验方法采用错流过滤技术对陶瓷膜进行无菌过滤的过程:发酵,离心,预处理,错流过滤产品2.1生啤酒的澄清实验2 .1.1陶瓷膜孔的选择应使用带有陶瓷膜的生啤酒能够过滤出生啤酒中的酵母菌和可能的微生物以及冷却过程中絮凝的一些胶状沉淀物(主要由蛋白质和多酚组成)。反应产物包括重金属,糊精,β-葡聚糖等),同时确保生啤酒中的蛋白质,糖,调味剂和色素通过以确保啤酒的质量。由于啤酒等中的酵母菌,微生物和杂质的直径大多在0.5um-5um的范围内。因此,我们选择了三种孔径不同的陶瓷膜来过滤生啤酒。结果如表1所示。从表1中可以看出,孔径为0.5um的陶瓷膜,生啤酒中蛋白质和色素的保留率很低,啤酒中的微生物数量也满足要求,可以达到杀菌的目的。另外,孔径为0.5um的膜在连续运行1h后的过滤通量,其过滤通量与孔径为1.6um的膜几乎相同。通过孔径为0.5um的膜过滤后的生啤酒的物理和化学指数示于表2。从表2中可以看出,膜过滤后的生啤酒的颜色和浊度略有降低。乙酰基下降幅度很大。当啤酒中的二乙酰基含量高时,它会产生令人不愉快的米饭味道。 2003年1月实施的国家浅色啤酒标准规定,二乙酰的含量为0.1mg / L。二乙酰含量的降低使生啤酒的味道更能满足公众的要求。 2.1.2主要流体流动模式的比较商用陶瓷膜的主要形式之一是管状膜。因为管状膜具有易于清洁和更换的膜,所以原水的流动性好。压力损失小,耐压性高,可以处理悬浮固体,高粘度或会沉淀出固溶体溶液系统,从而容易阻塞流道等。适用于中小容量规模。缺点是设备成本高,密封困难,膜的堆积密度小等。主流体主要有四种流动方式:外旋流,外轴向流,内旋流和内轴向流。储良银等。选择孔径为0.5微米的陶瓷膜,在生啤酒的膜过滤过程中,在压差为0.1 MPa的条件下,对管状膜过滤过程的主要流体流动模式进行了对比测试。这种主要的流体流动模式的影响,从始至终与过滤通量相对应,主要是因为在外部旋流的作用下,不仅膜表面附近的剪切力很强,而且在膜表面的离心力也很大。颗粒可防止颗粒迁移到膜表面,从而减少膜过滤过程中的浓差极化和膜污染。因此,为了获得最佳结果,在设计膜的结构时,应将主流体设计为外部涡旋方法。 2.2酵母回收和罐底啤酒回收酵母的回收​​通常是通过离心完成的,但是使用无机膜过滤技术具有更大的潜力。在罐底回收啤酒是在啤酒工业中应用无机膜的潜在领域。沉淀物是指啤酒中的絮凝液提取。材料包括悬浮固体,胶原蛋白颗粒,酵母等。传统的加工方法包括真空过滤,压力过滤和离心分离。膜滤池底部的沉积回收啤酒通常是在酵母发酵过程之后进行的,回收的澄清啤酒可以达到整个啤酒产量的5%,并且渗余物中含有浓缩的酵母油。使用膜过滤技术可以节省大量硅藻土并减少废物排放。有利于环境保护。 2.2.1温度对膜过滤的影响选择直径为0.5um的陶瓷膜。在平均压力差恒定为0.3MPa的条件下,在广安无机陶瓷膜上进行实验以过滤生啤酒。结果列于表3。从表3中可以看出,选择0℃〜4℃进行无机膜过滤对生啤酒的颜色,透明度,泡沫,香气和口感没有影响,其效果是。好,保留物的浓度可以达到24%。 2.2.2用广安无机陶瓷膜处理的酵母菌和罐底沉淀物的通量变化。当温度为0℃〜5℃时,孔径为0.5um,流速为3m / s,过滤压力为0.3MPa,采用陶瓷膜处理酵母和罐底。图中显示了沉积物通量的变化。从图中可以看出,过滤10小时后,通量基本稳定在20 L /(m2·h)左右,但通量较低,主要是由于2.2.3生啤酒引起的膜堵塞和污染。膜过滤剂的作用木瓜蛋白酶可以分解蛋白质,从而提高啤酒的稳定性。木瓜蛋白酶在发酵后加入。取2份啤酒在0℃〜4℃下进行膜过滤试验,每份啤酒中加入1份木瓜蛋白酶,量为:每千升啤酒中加入2g〜5g纯化木瓜蛋白酶,不添加另一份。结果示于表4。在低温下,陶瓷膜微滤池底部沉淀物的主要问题之一是澄清剂在膜表面的吸附,由于存在澄清剂,导致膜结垢。渗余物中的固体含量不能达到更高的浓度。因此,微过滤通常在一些没有澄清剂的系统中进行。 %),可以从罐底回收更多啤酒。 3结论选择孔径为0.5um的陶瓷膜过滤生啤酒,啤酒中蛋白质和色素的排斥率很低,啤酒中的微生物数量也很低。符合要求,可以达到杀菌的目的,理化指标比较理想,尤其是二乙酰含量的降低,使生啤酒的口感可以更好地满足大众的要求。管状膜用作膜组件的形式,并且主要流体流动方法优选为管外的涡流。广安无机陶瓷膜用于处理酵母和罐底,温度优选为0℃至4℃。当罐底啤酒通过膜过滤回收时,在澄清器中的作用不含澄清剂的系统明显优于含澄清剂的系统。 4讨论Bactocatch工艺在啤酒膜过滤中的应用,以进一步提高膜的过滤通量。该工艺的特点是:沿着膜元件的长度方向运行,恒定的压差,减小的浓差极化,明显更长的膜清洁周期以及增加的总渗透流量。该技术最初用于过滤牛奶和乳制品。澄清啤酒或从罐底沉淀物中回收啤酒